第一章 第五节~第六节

第五节物体的内能

第六节气体分子运动的统计规律

[学习目标]1.知道温度是分子平均动能的标志，明确分子势能与分子间距离的关系.2.理解内能的概念及其决定因素.3.知道气体分子运动的特点，了解气体分子速率按统计规律分布．一、分子动能

[导学探究]分子处于永不停息的无规则运动中，因而具有动能．(1)为什么研究分子动能的时候主要关心大量分子的平均动能？(2)物体温度升高时，物体内每个分子的动能都增大吗？

(3)物体做高速运动时，其分子的平均动能会增大吗？

答案(1)分子动能是指单个分子热运动的动能，但分子是无规则运动的，因此各个分子的动能以及一个分子在不同时刻的动能都不尽相同，所以研究单个分子的动能没有意义，我们主要关心的是大量分子的平均动能．

(2)温度是大量分子无规则热运动的集体表现，含有统计的意义，对于单个分子，温度是没有意义的，所以物体温度升高时，某一个分子的动能可能减小，也可能不变．

(3)分子的平均动能与宏观物体运动的动能无关．

[知识梳理]

1．温度在宏观上是物体冷热程度的标志，在微观上是分子热运动的平均动能的标志．2．分子动能的理解

(1)由于分子热运动的速率大小不一，因而我们关心的是分子热运动的平均动能．

(2)温度是大量分子平均动能的标志，但对单个分子没有意义．同一温度下，各个分子的动能不尽相同．

(3)分子的平均动能决定于物体的温度．

(4)分子的平均动能与宏观上物体的运动速度无关．(填“有”或“无”)．

二、分子势能

[导学探究]功是能量转化的量度，分子力做功对应什么形式的能量变化呢？

答案分子力做功对应分子势能的变化．

[知识梳理]

分子势能是由分子间相对位置决定的势能，它随物体体积的变化而变化，与分子间距离r的关系为：

1．当r>r0时，分子力表现为引力，r增大时，分子力做负(填“正”或“负”)功，分子势能增大(填“增大”或“减小”)．

2．当r

大(填“增大”或“减小”)．

3．当r＝r0时，分子势能最小(填“最大”或“最小”)．

4．如果取两个分子间相距无限远时(此时分子间作用力可忽略不计)的分子势能为零，分子势能E p与分子间距离r的关系可用如图1所示的实线表示(分子力F与分子间距离r的关系如图中虚线所示)．

图1

三、内能

1．内能：物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和．

2．任何物体在任何温度下都具有内能．因为一切物体都是由做永不停息的无规则运动的分子组成的．

3．内能的决定因素

(1)从微观上看，物体的内能大小由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子间距离三个因素决定．

(2)从宏观上看，物体的内能由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定．

(3)理想气体的内能：理想气体忽略了气体分子的相互作用力和分子势能，理想气体的内能是所有分子动能的总和，只跟温度有关．

4．内能与机械能的区别和联系

区别：与内能不同，机械能是由物体的机械运动速度、相对参考面的高度、物体形变大小等决定的能量，它是对宏观物体整体来说的．

联系：物体具有内能的同时也可以具有机械能．当物体的机械能增加时，内能不一定(填“一定”或“不一定”)增加，但机械能与内能之间可以相互转化．

四、气体分子运动的统计规律

1．由于物体是由大量分子组成的，这些分子并没有统一的运动步调，单独来看，各个分子的运动都是不规则的，带有偶然性，但从总体来看，大量分子的运动服从一定的统计规律．2．气体分子沿各个方向运动的机会均等．

3．大量气体分子的速率分布呈现中间多、两头少的规律．

4．温度升高时，所有分子热运动的平均速率增大，即大部分分子的速率增大，但也有少数分子的速率减小，这也是统计规律的体现.

一、分子动能

例

1(多选)关于分子的动能，下列说法中正确的是()

A．物体运动速度大，物体内分子的动能一定大

B．物体的温度升高，物体内每个分子的动能都增大

C．物体的温度降低，物体内大量分子的平均动能一定减小

D．物体内分子的平均动能与物体做机械运动的速度大小无关

答案CD

解析分子的动能与机械运动的速度无关，温度升高，分子的平均动能一定增大，但对单个分子来讲，其动能可能增大也可能减小．

二、分子势能

例

2甲、乙两分子相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略)，设甲固定不动，在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中，关于分子势能的变化情况，下列说法正确的是()

A．分子势能不断增大

B．分子势能不断减小

C．分子势能先增大后减小

D．分子势能先减小后增大

答案D

解析r＞r0时，靠近时引力做正功，E p减小；r＜r0时，靠近时斥力做负功，E p增大．

三、内能

例

3下列说法正确的是()

A．铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变

B．物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大

C．A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B的内能D．A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同答案D

解析解答本题的关键是对温度和内能这两个概念的理解．温度是分子热运动的平均动能的标志，内能是所有分子动能和分子势能的总和，故温度不变时，内能可能变化，A项错误．两

知，分子的平均速物体温度相同，内能可能不同，分子的平均动能相同，但由E k＝1

2m v2

率v可能不同，故D项正确．最易出错的是认为有热量从A传到B，A的内能肯定大，其实有热量从A传到B，只说明A的温度高，内能大小还要看它们的总分子数和分子势能这些因